基于心理声学模型的音频数据隐藏算法研究

摘要

信息隐藏技术是一种全新的信息安全技术，它将秘密信息隐藏到可公开的载体信息中，是数据保密、版权保护、秘密通信等的强有力的手段，涉及到通信与信息理论、密码学、图像处理技术、网络安全等多种学科知识，极具学术价值和经济价值。音频数据隐藏是信息隐藏技术的一个重要分支，利用音频信号作为隐藏消息的载体，近年来已逐渐成为信息隐藏技术研究的热点。本文首先概要地介绍了信息隐藏技术提出的背景、基本术语、系统模型以及应用，并详细探讨了音频数据隐藏的基本原理，对目前的主要音频数据隐藏算法进行了较为全面的阐述，分析了各种不同算法的优缺点和存在的问题。为了达到隐藏后信号良好的听觉不可感知性，引入了音频编码理论中广泛使用的听觉模型用于音频数据隐藏研究。介绍了人耳生理系统和掩蔽效应的特性，并阐述了视音频压缩标准MPEG1音频部分的心理声学模型。结合人耳听觉掩蔽效应，提出了一种利用宿主信号的掩蔽阈值特性对隐藏消息进行调制后再嵌入的音频数据隐藏方案。该方案还利用了伪随机信号良好的相关性，在接收端不需要原宿主音频信号就能够提取出正确的隐藏消息，是一种盲算法。实验表明，该算法使嵌入数据后的信号有良好的听觉不可感知性，提取误比特率低，同时具有一定的稳健性。最后是全文的总结以及对信息隐藏和音频数据隐藏技术发展的展望。